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4.1 半导体三极管

4.1 半导体三极管. 4.1.1 BJT 的结构简介. 4.1.2 放大状态下 BJT 的工作原理. 4.1.3 BJT 的 V － I 特性曲线. 4.1.4 BJT 的主要参数. 4.1.1 BJT 的结构简介. (a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管. 4.1.1 BJT 的结构简介. 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型 : NPN 型和 PNP 型。. (a) NPN 型管结构示意图 (b) PNP 型管结构示意图 (c) NPN 管的电路符号

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4.1 半导体三极管

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Presentation Transcript

  1. 4.1 半导体三极管 4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 4.1.3 BJT的V－I特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数

  2. 4.1.1 BJT的结构简介 (a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管

  3. 4.1.1 BJT的结构简介 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。 (a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号

  4. 4.1.1 BJT的结构简介 集成电路中典型NPN型BJT的截面图

  5. 放大状态下BJT中载流子的传输过程 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏 集电结反偏 由于三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 1. 内部载流子的传输过程 发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子 （以NPN为例） IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO

  6. 为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 = 0.90.99。 2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO 通常IC >> ICBO 放大状态下BJT中载流子的传输过程

  7. 根据 IC= InC+ ICBO IE=IB+ IC ICEO= (1+  ) ICBO （穿透电流）  是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般>> 1 。 2. 电流分配关系 且令

  8. 3. 三极管的三种组态 BJT的三种组态 共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示； 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。

  9. 若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA， 当  = 0.98 时， 则 iC =  iE = -0.98 mA， 4. 放大作用 共基极放大电路 vO = -iC•RL = 0.98 V， 电压放大倍数

  10. 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。

  11. 共射极连接 4.1.3 BJT的V-I 特性曲线 1. 输入特性曲线 （以共射极放大电路为例） iB=f(vBE)vCE=const (1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。 (2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE- vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，同样的vBE下 IB减小，特性曲线右移。

  12. 4.1.3 BJT的V-I 特性曲线 2. 输出特性曲线 iC=f(vCE)iB=const 输出特性曲线的三个区域: 饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V (硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。

  13. (1) 共发射极直流电流放大系数 =（IC－ICEO）/IB≈IC / IB  vCE=const 与iC的关系曲线 4.1.4 BJT的主要参数 1. 电流放大系数 (2) 共发射极交流电流放大系数  =IC/IBvCE=const

  14. (3) 共基极直流电流放大系数 =（IC－ICBO）/IE≈IC/IE 当ICBO和ICEO很小时， ≈、 ≈，可以不加区分。 4.1.4 BJT的主要参数 1. 电流放大系数 (4) 共基极交流电流放大系数α α=IC/IEvCB=const

  15. 4.1.4 BJT的主要参数 2. 极间反向电流 (1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。

  16. ICEO=（1+ ）ICBO 4.1.4 BJT的主要参数 2. 极间反向电流 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO

  17. 4.1.4 BJT的主要参数 3. 极限参数 (1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE

  18. 4.1.4 BJT的主要参数 3. 极限参数 (3) 反向击穿电压  V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反 向击穿电压。  V(BR) EBO——集电极开路时发射结的反 向击穿电压。 V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。 几个击穿电压有如下关系V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR) EBO

  19. 4.1.5 温度对BJT参数及特性的影响 1. 温度对BJT参数的影响 (1) 温度对ICBO的影响 温度每升高10℃，ICBO约增加一倍。 (2) 温度对 的影响 温度每升高1℃，  值约增大0.5%~1%。 (3) 温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 温度升高时，V(BR)CBO和V(BR)CEO都会有所提高。 2. 温度对BJT特性曲线的影响 end

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